JP6707601B2 - 無人搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、移動棚と無人搬送車とを備えた無人搬送システムに関する。

従来、倉庫の保管効率の向上のために、移動棚が利用されている。例えば、特許文献１に開示の移動棚は、複数の移動棚に設けられたリモート用の入出力装置と、入出力装置に電気的に接続されたインバータと、インバータにより制御される走行用モータと、入出力装置の入出力を管理する制御手段とを備える。複数の移動棚は、並んで配置されており、移動棚間に一つ以上の通路が形成される。制御装置は、この通路を任意の移動棚との間に形成するために、入出力装置を介してインバータに指令を送信し、走行用モータを作動させる。移動棚は、移動可能なので、所定間隔ごとに配置された固定棚と比較して必要な占有面積を縮小することができる。

また、例えば、特許文献２に開示の無人搬送システムのように、この種の移動棚を用いた無人搬送システムが知られている。特許文献２に開示の無人搬送システムは、タイヤ走行式の複数の移動棚と、無人フォークリフトと、誘導線路と、を備える。移動棚は、走行装置を有し、この走行装置によって移動し、移動棚間に通路を形成する。誘導線路は、磁気テープなどで構成されている。無人フォークリフトは、この誘導線路を検出するガイドセンサを有する。無人フォークリフトは、ガイドセンサによって誘導線路を検出しながら誘導線路に沿って走行し、移動棚間に形成された通路に進入した後、荷の積み下ろしを行う。

この種のタイヤ走行式の移動棚は、荷が積載された重量物であることと、路面の傾斜や凹凸などによって路面の表面状態が均一でないことと、によって制動距離が変化しやすい。すなわち、この移動棚は、予め設定された正規の停止位置から外れて停止することが起こりやすく、無人フォークリフトとの離間距離が正規の離間距離からずれることが多かった。このような位置ずれが生じると、無人フォークリフトのフォークを移動棚の適正なラック位置まで接近させることができず、無人搬送車の荷役作業が適切に行えないという問題があった。そこで、特許文献２に記載の無人搬送システムでは、路面に予備位置検出体を設け、移動棚が予備位置検出体を検知するセンサを有する。移動棚は、このセンサによって予備位置検出体を検知し、正規の停止位置よりも後退した予備位置で一旦停止して、無人搬送車が通路内に進入した後、正規位置に移動することにより、無人フォークリフトとの離間距離のズレを解消している。

しかしながら、路面に予め予備位置検出体を設けることは、面倒であるし、敷設コストがかかる。また、路面に予備位置検出体を設ける無人搬送システムの場合、屋内のレイアウト変更のたびに予備位置検出体を設ける必要があり、そのたびに敷設コストがかかるといった問題があった。

特開平６−２９３４１０号公報 特開２００３−８１４１０号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、検出体等を路面に敷設することなく、移動棚が移動動作から停止する際に位置ズレが発生したとしても、移動棚と無人搬送車との離間距離がずれることのない無人搬送システムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る無人搬送システムは、
移動機構を有し、並列して配置され、前記移動機構によって並列方向に移動する複数の移動棚を有する移動棚群と、
誘導ラインに沿って走行するとともに、前記移動棚に対して荷役作業を行う無人搬送車と、を備える無人搬送システムであって、
前記誘導ラインとしてのライン画像が記憶されている画像記憶部と、
前記移動棚ごとに設けられており、前記ライン画像を投影する投影部と、
前記移動機構を制御し、前記複数の移動棚を互いに移動させて前記移動棚間に前記無人搬送車が通る通路を形成し、かつ、前記投影部を制御し、形成した前記通路の路面に前記ライン画像を投影させる移動棚制御部と、をさらに備え、
前記無人搬送車は、
前記路面を撮像する第１撮像部と、
前記第１撮像部によって撮像された前記路面の画像を解析することにより前記ライン画像を前記誘導ラインとして検出するライン画像検出部と、
検出された前記誘導ラインに基づいてステアリング制御するステアリング制御部と、を有する。

上記無人搬送システムは、好ましくは、
前記移動棚制御部および前記無人搬送車と通信可能な管理サーバをさらに備え、
前記管理サーバは、前記無人搬送車が行うべき前記荷役作業の情報からなる荷役情報を記憶し、
前記画像記憶部は、複数の前記ライン画像を記憶し、
前記管理サーバは、前記通信によって、荷役情報を前記移動棚制御部および前記無人搬送車に送信し、
前記荷役情報は、前記投影部が投影すべき前記ライン画像の色情報を含み、
前記移動棚制御部は、前記色情報に対応する色の前記ライン画像を前記画像記憶部から抽出するとともに、抽出された前記ライン画像を形成した前記通路の前記路面に投影させ、
前記ライン画像検出部は、前記色情報に対応する前記ライン画像を前記無人搬送車が走行すべき前記誘導ラインとして検出する。

上記無人搬送システムは、好ましくは、
前記路面に投影された前記ライン画像を撮像するとともに、前記移動棚ごとに設けられた第２撮像部と、
前記第２撮像部が撮像した画像に基づいて、前記ライン画像を補正する画像補正部と、をさらに備える。

前記画像補正部は、好ましくは、
前記第２撮像部によって撮像された前記ライン画像の各画素の各色成分の各輝度と、前記画像記憶部に記憶されている前記ライン画像の各画素の各色成分の各輝度とに基づいて、前記ライン画像の各画素の各色成分の補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記補正係数を用いて前記ライン画像の各画素の各色成分の各輝度を補正する補正処理部と、を有する。

本発明に係る無人搬送システムは、検出体等を路面に敷設することなく、移動棚が移動動作から停止する際に位置ズレが発生したとしても、移動棚と無人搬送車との離間距離がずれることを防止することができる。

（ａ）は、本発明に係る無人搬送システム概要を示す上面図であり、（ｂ）は、その側面図である。 図１の無人搬送システムの機能ブロック図である。 （ａ）は、図１の移動棚の斜視図であり、（ｂ）は、図１の移動棚の正面と、図１の無人搬送車の側面を示す図である。 （ａ）は、路面に投影された誘導画像の一例を示す図であり、（ｂ）は、補正前の誘導画像を示す図であり、（ｃ）は、補正後の誘導画像を示す上面図である。 （ａ）は、図１の無人搬送車と、誘導画像とを示す上面図であり、（ｂ）は、図１の無人搬送車と、誘導画像と、既設ラインを示す上面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る無人搬送システムの一実施形態について説明する。前後、左右および上下の方向Ｘ、Ｙ、Ｚは、図１の無人搬送車の走行方向を基準にしている。

図１は、本発明に係る移動棚１１を用いた無人搬送システムＳの概要図である。この無人搬送システムＳは、複数の移動棚１１からなる移動棚群１と、管理サーバ２（図２参照）と、無人搬送車３と、を備える。無人搬送システムＳは、管理サーバ２から無人搬送車３に荷役作業が割り当てられると、移動棚１１が移動して荷役作業に係る移動棚１１の前の領域に無人搬送車３が進入するための通路Ｐを形成するとともに、この通路Ｐの路面Ｒに無人搬送車３を誘導するための画像を投影する。

＜管理サーバ＞
図２に示すように、管理サーバ２は、無人搬送車３と無線による通信手段によって通信可能であるとともに、移動棚制御部１５と無線または有線によって通信可能である。管理サーバ２は、無人搬送車が行うべき荷役作業の情報からなる荷役情報（以下、単に「荷役情報」という）を記憶している。管理サーバ２は、通信により荷役情報を無人搬送車３および移動棚制御部１５に送信する。

＜移動棚＞
図１および図３に示すように、移動棚群１は、荷を保管する複数の移動棚１１からなり、荷役情報記憶部１４と、移動棚制御部１５と、を有する。

移動棚１１は、並列して配置されており、フレーム１１１と、フレーム１１１に囲まれた複数の載置空間１１２と、移動機構１１３と、プロジェクタ１１４と、画像記憶部１１５と、を有する。

載置空間１１２は、荷役作業に係る荷物を載置するための空間である。

移動機構１１３は、移動棚１１の底部に設けられた複数の車輪（本実施形態では、４つ）１１３ａと、それぞれの車輪１１３ａに接続されたモータ（図示しない）と、を有する。移動棚１１は、モータが作動して車輪１１３ａが回転することにより、並列方向（図１（ａ）および図３（ａ）の矢印Ｗ参照）に移動する。

画像記憶部１１５は、移動棚１１ごとに設けられている。画像記憶部１１５は、無人搬送車３を誘導するためのライン画像ＬＩを含む誘導画像ＧＩを記憶している。

プロジェクタ１１４は、路面Ｒを向いて移動棚１１の上部に設けられている。プロジェクタ１１４は、画像記憶部１１５に記憶されている誘導画像ＧＩを路面Ｒに投影する。プロジェクタ１１４は、本発明の「投影部」に相当する。

図４（ａ）に示すように、誘導画像ＧＩには、一定の幅を有するライン画像ＬＩが中央に配置されており、ライン画像ＬＩの延びる方向が無人搬送車３を誘導する方向である。また、ライン画像ＬＩの色は、その両側部分ＳＩに比して色相・明度・彩度が明らかに異なる。この誘導画像ＧＩは、単なる一例であってこれに限定されない。また、画像記憶部１１５には、ライン画像ＬＩの色およびその両側部分ＳＩの色が異なる誘導画像ＧＩが複数記憶されている。

荷役情報記憶部１４は、管理サーバ２から移動棚制御部１５に送信された荷役情報を記憶する。荷役情報は、指令がなされた無人搬送車３に係る情報、荷役作業の対象となる移動棚１１の位置情報、投影すべき誘導画像ＧＩの色情報（すなわち、ライン画像ＬＩの色情報も含まれる）等を含む。投影すべき誘導画像ＧＩの色情報を以下では、単に「色情報」という。

移動棚制御部１５は、荷役情報記憶部１４に記憶された荷役情報に従い、移動機構１１３のモータを作動させて、移動棚１１を移動させ、荷役作業に係る移動棚１１の前に通路Ｐ（図１参照）を形成する。この通路Ｐの幅は、荷役情報に含まれる無人搬送車３の車体３１の幅等に基づいて、荷役情報ごとに変更してもよいし、所定の幅に限定してもよい。

次いで、移動棚制御部１５は、画像記憶部１１５に記憶されている誘導画像ＧＩから、受信した色情報に対応する誘導画像ＧＩを抽出する。次いで、移動棚制御部１５は、プロジェクタ１１４を制御し、抽出された誘導画像ＧＩを形成した通路（以下、単に「通路」という）Ｐの路面Ｒに投影させる。誘導画像ＧＩを投影させる位置は、荷役情報に含まれる無人搬送車３の車体３１の幅等に基づいて、荷役情報ごとに変更してもよい。

＜無人搬送車＞
図１、図２および図５に示すように、無人搬送車３は、車体３１と、車載カメラ３２と、左右一対の前輪３３と、左右一対の後輪３４と、前輪３３および後輪３４のいずれか一方または両方をステアリング制御するステアリング制御部３５と、ライン画像検出部３６と、フォーク３７と、マスト３８と、記憶部３９と、を備える。無人搬送車３は、３方向スタッキング機構が設けられた無人フォークリフトであるが、単なる一例であってこれに限定されない。

記憶部３９は、無人搬送車３が受信した荷役情報を記憶する。

車載カメラ３２は、前進時および後退時に走行方向の路面Ｒを撮像することができるように、路面方向に傾けられるとともに回転可能に車体３１の上面の中央の位置に接続されている。車載カメラ３２は、本発明の「第１撮像部」に相当する。車載カメラ３２の位置は、単なる一例であってこれに限定されない。

図５（ａ）に示すように、車載カメラ３２は、路面Ｒの所定の撮像範囲Ｔを撮像して路面画像を生成し、ライン画像検出部３６に出力する。

ライン画像検出部３６は、入力された路面画像を色相・彩度・明度に基づいて解析し、荷役情報記憶部１４に記憶されている色情報に対応するライン画像ＬＩを、無人搬送車３が走行すべき誘導ラインとして検出する。すなわち、ライン画像検出部３６は、無人搬送車３が割り当てられた荷役作業に係るライン画像ＬＩを誘導ラインとして検出し、荷役作業と関連のないライン画像ＬＩに関しては、路面画像に含まれていても誘導ラインとして検出しない。ライン画像ＬＩは、両側部分ＳＩがあることにより、ライン画像検出部３６によって、より検出されやすい。

これにより、無人搬送車３は、自らの荷役作業と関連のない移動棚１１のプロジェクタ１１４から投影されたライン画像ＬＩを車載カメラ３２が撮像しても、このライン画像ＬＩに沿って走行することがない。したがって、複数の無人搬送車３が管理サーバ２から同時に荷役作業の指令を受けたとしても、無人搬送車３はそれぞれ、自らの荷役作業と関連のない移動棚１１に向かうことなく、自らの荷役作業に係る移動棚１１にのみ向かうことができる。

また、ライン画像検出部３６は、図５（ｂ）に示す路面Ｒに予め設けられたライン（以下、「既設ライン」という）ＥＬの画像が路面画像に含まれ、かつ、この路面画像にライン画像ＬＩが含まれない場合には、既設ラインＥＬを走行すべき誘導ラインとして検出する。言い換えると、ライン画像検出部３６は、既設ラインＥＬよりライン画像ＬＩを優先して誘導ラインとして検出するが、既設ラインＥＬも誘導ラインとして検出することができる。既設ラインＥＬは、例えば、テープ式のラインまたは塗装により設けられたラインであってもよい。

ステアリング制御部３５は、ライン画像検出部３６によって検出された誘導ライン（すなわち、ライン画像ＬＩか、または既設ラインＥＬ）に基づいて、前輪３３および後輪３４のいずれか一方または両方をステアリング制御する。具体的には、ステアリング制御部３５は、誘導ラインの位置が撮像範囲Ｔの中央にくるように車輪３３、３４の操舵角をフィードバック制御する。これにより、無人搬送車３は、誘導ラインに沿って誘導され、移動棚１１に向かうことができる。

次に、無人搬送システムＳの流れについて説明する。まず、管理サーバ２は、無線通信によって荷役作業の指令として無人搬送車３に荷役情報を送信する。また、管理サーバ２は、無人搬送車３に送信した荷役情報を移動棚制御部１５にも送信する。荷役情報記憶部１４および記憶部３９はそれぞれ、受信した荷役情報を記憶する。

無人搬送車３は、記憶部３９に記憶された荷役情報に基づいて、既設ラインＥＬに沿って走行し、通路Ｐの入り口まで向かう。

移動棚制御部１５は、受信した荷役情報に係る移動棚１１と、この移動棚１１に対向する移動棚１１との間に、通路Ｐを形成する。次いで、移動棚制御部１５は、荷役情報記憶部１４に記憶されている色情報に対応する誘導画像ＧＩを画像記憶部１１５から抽出するとともに、抽出した誘導画像ＧＩをプロジェクタ１１４によって投影する。図１（ａ）および図５（ｂ）に示すように、誘導画像ＧＩは、既設ラインＥＬまで達するよう投影されている。

無人搬送車３が通路Ｐの入り口に到着すると、ライン画像検出部３６は、車載カメラ３２が撮像した路面画像から誘導画像ＧＩ中のライン画像ＬＩを検出する。ステアリング制御部３５は、ライン画像検出部３６が検出したライン画像ＬＩに基づいてステアリング制御する。

無人搬送車３は、ライン画像ＬＩに沿って走行することにより通路Ｐに進入し、記憶部３９に記憶されている荷役情報に基づいて、荷役作業を行う。

以上のとおり、無人搬送車３は、移動棚１１に設置されたプロジェクタ１１４によって投影された誘導画像ＧＩ中のライン画像ＬＩに沿って通路Ｐに進入するので、通路Ｐが形成される際に、移動棚１１が所定の位置からずれた位置に停止したとしても、この移動棚１１と無人搬送車３との離間距離がずれることがない。したがって、無人搬送車３は、検出体等を路面Ｒに敷設することなく、適切に荷役作業を行うことができる。

ところで、図４（ｂ）に示すように、路面Ｒは、使用状態により汚れや剥がれが発生している場合があり、この場合、部分Ａのように誘導画像ＧＩの一部が適切に表示されない。そこで、移動棚制御部１５は、画像補正部１７を制御し、路面Ｒに投影された誘導画像ＧＩを解析し、このような路面Ｒに対応するように誘導画像ＧＩを補正する。以下、具体的に説明する。

図１および図３に示すように、移動棚１１は、棚カメラ１１６をさらに有する。また、図２に示すように、移動棚群１は、画像補正部１７をさらに有する。

棚カメラ１１６は、通路Ｐの路面Ｒに投影された誘導画像ＧＩを撮像し、路面画像を生成する。棚カメラ１１６は、本発明の「第２撮像部」に相当する。棚カメラ１１６は、移動棚１１の上側部分に、路面Ｒを向いて固定されている。

画像補正部１７は、補正係数算出部１７１と、補正処理部１７２と、を有する。画像記憶部１１５に記憶されている誘導画像ＧＩは、補正処理部１７２を介して補正係数算出部１７１およびプロジェクタ１１４に出力される。プロジェクタ１１４は、入力された誘導画像ＧＩを路面Ｒに投影する。棚カメラ１１６は、投影された誘導画像ＧＩを撮像し、路面画像を生成して補正係数算出部１７１に出力する。

補正係数算出部１７１は、誘導画像ＧＩの各画素の各輝度を色成分ごとに正規化して入力データＤ１を生成するとともに、棚カメラ１１６から出力された路面画像の各画素の各輝度を各色成分ごとに正規化して出力データＤ２を生成する。次いで、補正係数算出部１７１は、入力データＤ１と出力データＤ２とを照合し、出力データＤ２の各画素間の輝度比を入力データＤ１に適合させるための各画素の各色成分の補正係数を算出し、算出した補正係数を補正処理部１７２に出力する。

補正処理部１７２は、算出された各画素の各色成分の補正係数を使用して、投影する誘導画像ＧＩ１の各画素の各色成分の輝度を補正し、誘導画像ＧＩ２を生成する。次いで、補正処理部１７２は、生成した誘導画像ＧＩ２をプロジェクタ１１４に出力するとともに、補正係数算出部１７１に出力する。プロジェクタ１１４は、入力された誘導画像ＧＩ２を路面Ｒに投影する。棚カメラ１１６は、投影された誘導画像ＧＩ２を撮像し、路面画像を生成して補正係数算出部１７１に出力する。補正係数算出部１７１は、先程と同様に誘導画像ＧＩ２に対応する補正係数を算出する。

図４（ｃ）に示すように、この工程が繰り返されることにより、最終的に投影された誘導画像ＧＩは、単色のスクリーンに投影された画像のように表示される。このように、プロジェクタ１１４が投影する誘導画像ＧＩは、補正処理部１７２によって随時補正されるので、投影面である路面Ｒが部分的に汚れようと適切に誘導画像ＧＩを表示することができる。このため、無人搬送車３は、路面Ｒの状態に関わらず、誘導画像ＧＩ中のライン画像ＬＩを適切に検出することができるので、適切にライン画像ＬＩに沿って走行することができるとともに、移動棚１１に対して適切に位置合わせをすることができる。

以上、本発明に係る無人搬送システムＳの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

（１）プロジェクタ１１４は、複数のプロジェクタから構成されてもよい。この場合、複数のプロジェクタによって同時に複数の誘導画像ＧＩを組み合わせて投影することにより、広範囲の誘導画像ＧＩを路面Ｒに表示させてもよい。

（２）画像記憶部１１５は、例えば、移動棚群１全体に１つのみ設けられていてもよい。

（３）画像記憶部１１５には、例えば、１色のライン画像ＬＩを含む誘導画像ＧＩのみが記憶されていてもよい。この場合、移動棚制御部１５は、画像補正部１７において、ライン画像ＬＩの色を、受信した荷役情報中の色情報に対応する色に変更し、変更した誘導画像ＧＩをプロジェクタ１１４によって路面Ｒに投影してもよい。

（４）移動機構１１３は、例えば、路面Ｒに敷設されたレールと、移動棚１１の底部に設けられた車輪とで構成されてもよい。

（５）既設ラインＥＬは、天井等に設けられたプロジェクタによって投影されたラインであってもよい。

１ 移動棚群
１１ 移動棚
１１２ 載置空間
１１３ 移動機構
１１３ａ 車輪
１１４ プロジェクタ（投影部）
１１５ 画像記憶部
１１６ 棚カメラ（第２撮像部）
３ 無人搬送車
３１ 車体
３２ 車載カメラ（第１撮像部）
３３ 前輪
３４ 後輪
３５ ステアリング制御部
３６ ライン画像検出部
Ｓ 無人搬送システム
ＧＩ 誘導画像
ＬＩ ライン画像
ＳＩ 誘導画像の両側部分
Ｒ 路面
Ｔ 撮像範囲

Claims (4)

1. 移動機構を有し、並列して配置され、前記移動機構によって並列方向に移動する複数の移動棚を有する移動棚群と、
   誘導ラインに沿って走行するとともに、前記移動棚に対して荷役作業を行う無人搬送車と、を備える無人搬送システムであって、
   前記誘導ラインとしてのライン画像が記憶されている画像記憶部と、
   前記移動棚ごとに設けられており、前記ライン画像を投影する投影部と、
   前記移動機構を制御し、前記複数の移動棚を互いに移動させて前記移動棚間に前記無人搬送車が通る通路を形成し、かつ、前記投影部を制御し、形成した前記通路の路面に前記ライン画像を投影させる移動棚制御部と、をさらに備え、
   前記無人搬送車は、
   前記路面を撮像する第１撮像部と、
   前記第１撮像部によって撮像された前記路面の画像を解析することにより前記ライン画像を前記誘導ラインとして検出するライン画像検出部と、
   検出された前記誘導ラインに基づいてステアリング制御するステアリング制御部と、を有する
   ことを特徴とする無人搬送システム。
2. 前記移動棚制御部および前記無人搬送車と通信可能な管理サーバをさらに備え、
   前記管理サーバは、前記無人搬送車が行うべき前記荷役作業の情報からなる荷役情報を記憶し、
   前記画像記憶部は、複数の前記ライン画像を記憶し、
   前記管理サーバは、前記通信によって、前記荷役情報を前記移動棚制御部および前記無人搬送車に送信し、
   前記荷役情報は、前記投影部が投影すべき前記ライン画像の色情報を含み、
   前記移動棚制御部は、前記色情報に対応する色の前記ライン画像を前記画像記憶部から抽出するとともに、抽出された前記ライン画像を形成した前記通路の前記路面に投影させ、
   前記ライン画像検出部は、前記色情報に対応する前記ライン画像を前記無人搬送車が走行すべき前記誘導ラインとして検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システム。
3. 前記路面に投影された前記ライン画像を撮像するとともに、前記移動棚ごとに設けられた第２撮像部と、
   前記第２撮像部が撮像した画像に基づいて、前記ライン画像を補正する画像補正部と、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無人搬送システム。
4. 前記画像補正部は、
   前記第２撮像部によって撮像された前記ライン画像の各画素の各色成分の各輝度と、前記画像記憶部に記憶されている前記ライン画像の各画素の各色成分の各輝度とに基づいて、前記ライン画像の各画素の各色成分の補正係数を算出する補正係数算出部と、
   前記補正係数を用いて前記ライン画像の各画素の各色成分の各輝度を補正する補正処理部と、を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の無人搬送システム。

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